【机器学习|数学基础】Mathematics for Machine Learning系列之矩阵理论(19):不定积分(补充知识)

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「这是我参与2022首次更文挑战的第9天,活动详情查看:2022首次更文挑战」。

前言

很长一段时间没有接触高数了(大一学后就没有咋再学过),很多知识点都忘记的差不多了

最近学习需要用到以前的一些知识点,所以才编写这篇文章用以回忆、记录一下

基本积分表

kdx=kx+C(k是常数)\int kdx=kx+C(k是常数)

xudx=xu+1u+1+C(u1)\int x^{u}dx=\frac{x^{u+1}}{u+1}+C(u\neq -1)

dxx3=x3dx=x3+13+1dx=2x2+C\int \frac{dx}{x^3}=\int x^{-3}dx=\frac{x^{-3+1}}{-3+1}dx=-2x^{-2}+C x2xdx=x52dx=x52+152+1=27x72\int x^2\sqrt{x}dx=\int x^{\frac{5}{2}}dx=\frac{x^{\frac{5}{2}+1}}{\frac{5}{2}+1}=\frac{2}{7}x^{\frac{7}{2}}

1xdx=ln(x)+C\int\frac{1}{x}dx=\ln(|x|)+C

11+x2dx=arctanx+C\int \frac{1}{1+x^2}dx=\arctan x + C

11x2dx=arcsinx+C\int \frac{1}{\sqrt{1-x^2}}dx=\arcsin x + C

cosxdx=sinx+C\int \cos x dx = \sin x + C

sinxdx=cosx+C\int \sin x dx = -\cos x + C

1cos2xdx=sec2xdx=tanx+C\int \frac{1}{\cos^2x}dx=\int \sec^2 xdx = \tan x + C

1sin2xdx=csc2xdx=cotx+C\int \frac{1}{\sin^2x}dx = \int \csc^2 x dx = - \cot x + C

secxtanxdx=secx+C\int \sec x \tan x dx= \sec x + C

cscxcotxdx=cscx+C\int \csc x \cot x dx=-\csc x + C

exdx=ex+C\int e^x dx = e^x + C

axdx=axlna+C\int a^x dx=\frac{a^x}{\ln a} + C

不定积分的性质

性质1

设函数f(x)f(x)g(x)g(x)的原函数存在,则

[f(x)+g(x)]dx=f(x)dx+g(x)dx\int [f(x)+g(x)]dx=\int f(x)dx + \int g(x)dx

性质2

设函数f(x)f(x)的原函数存在,kk为非零常数,则

kf(x)dx=kf(x)dx\int k f(x) dx = k \int f(x) dx

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补充公式

\sin(2\alpha)=2\sin(\alpha)\cos(\beta)\tag{1}

sin(2α)=sin(α+α)=sin(α)cos(α)+cos(α)sin(α)=2sin(α)cos(β)\sin(2\alpha)=\sin(\alpha+\alpha)=\sin(\alpha)\cos(\alpha)+\cos(\alpha)\sin(\alpha)=2\sin(\alpha)\cos(\beta)

\cos(2\alpha)=2\cos^2(\alpha)-1=1-2\sin^2(\alpha)\tag{2}

cos(2α)=cos(α+α)=cos(α)cos(α)sin(α)sin(α)=cos2(α)sin2(α)=2cos2(α)1=12sin2(α)\cos(2\alpha)=\cos(\alpha+\alpha)=\cos(\alpha)\cos(\alpha)-\sin(\alpha)\sin(\alpha)=\cos^2(\alpha)-\sin^2(\alpha)=2\cos^2(\alpha)-1=1-2\sin^2(\alpha)

\tan(2\alpha)=\frac{2\tan(\alpha)}{1-\tan^2(\alpha)}\tag{3}

换元积分法

第一类换元法

定理1

f(u)f(u)具有原函数,u=φ(u)u=\varphi(u)可导,则有换元公式

f[φ(x)]φ2(x)dx=[f(u)du]u=φ(x)\int f[\varphi(x)]\varphi^2(x)dx=[\int f(u)du]_{u= \varphi(x)}

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第二类换元法

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分部积分法

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